【PI PowiGaN 開發(fā)板評測】RDR-1002功率大、體積小，用起來沒煩惱

今天帶來的測評是“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源” 評測。非常榮幸可以參與并且有幸的獲得“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源” 評測的資格，拿到電源的一刻，“沉甸甸”的電源讓我有了對PowiGaN電源有了想深入了解的渴望。

首先介紹一下今天的參與評測的主角“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源”。它是以 “高集成度、高效率、緊湊型” 為核心目標，基于 Power Integrations 的 InnoSwitch5-Pro、HiperPFS-5 兩款核心 PowiGaN 器件，搭配英集芯 USB PD 控制器，構建了兩級拓撲架構（PFC + 反激式 DC-DC），硬件設計覆蓋電路拓撲、核心器件選型、關鍵模塊設計、PCB 與機械結構四大維度。

圖1 RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源正面

圖2 RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源背面

硬件系統(tǒng)架構介紹

硬件系統(tǒng)采用“模塊化拆分 + 兩級功率變換” 架構，整體分為三大核心組件（主板、有源整流橋板、USB PD 板），信號與功率流路徑如下：

功率路徑：AC 輸入 → 輸入 EMI 濾波器 → 有源整流橋 → HiperPFS-5 PFC 升壓級（DC 母線） → InnoSwitch5-Pro 反激級 → USB PD 接口 → 負載

控制路徑：USB PD 控制器（IP2756）通過 I2C 配置 InnoSwitch5-Pro 的輸出電壓 / 電流參數(shù) → InnoSwitch5-Pro 通過 FluxLink?隔離反饋實現(xiàn)精準穩(wěn)壓 → HiperPFS-5 獨立完成功率因數(shù)校正，低功率時可被禁止以優(yōu)化效率

保護路徑：各級集成過壓 / 過流 / 過熱保護 → 外部 TVS、保險絲、壓敏電阻提供外圍防護 → 光耦與線性穩(wěn)壓器實現(xiàn) PFC 使能控制。

核心器件選型介紹

1.功率變換核心器件：InnoSwitch5-Pro（U102：INN5377F-H905），集成 750V PowiGaN 開關管、次級同步整流控制器、FluxLink 隔離反饋模塊，無需額外次級控制 IC，簡化電路；

2.HiperPFS-5（U100：PFS5277F） - PFC 級控制器，集成 750V PowiGaN 開關管、準諧振 DCM PFC 控制器、X 電容放電功能，省去外部電流檢測電阻；

3.USB PD 控制器（U301：IP2756） - 協(xié)議與接口控制，支持 USB PD 3.1 EPR 協(xié)議，覆蓋 5V/3A~28V/5A 固定輸出及 15-28V 可調(diào)輸出；

上面詳細的介紹了硬件方面的“小心機”，接下來就來感受一下硬件的性能與設計的美吧。本次采用示波器+負載儀+PD誘騙器+紅外測溫儀等儀器，實現(xiàn)對“RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源”進行電源紋波、功率輸出時溫升情況與性能的評測。

1、對輸出電壓的評測：由于IP2756支持5V-28VPD誘騙，因此可以實現(xiàn)不同電壓電流的輸出，但是這里要注意的是，如果想要支持28V的高壓輸出，需要數(shù)據(jù)線支持E-Marker才可以，如果使用不帶芯片的數(shù)據(jù)線，最高僅支持20V的輸出。

圖3 RDR-1002的USB PD輸出多電壓功能

2、紋波的測試：

這里官方建議使用經(jīng)改裝的示波器測試探頭，以減少干擾引起的雜散信號。如圖所示：

圖4 手冊中關于紋波測量時的方法指導

圖5 官方測量的紋波結果（5V與9V）

圖6 我測量的紋波結果（5V，50us/格，200Mv/格，VPP在200mV左右,截圖為232mV）

圖7 我測量的紋波結果（9V，50us/格，200Mv/格，VPP在200mV左右,截圖為294mV）

由于我沒有按照官方指導的更改探頭，所以測量確實有所出入，不過好結果與官方的差別不是太大。

3、溫升性能測試：

本次采用的溫度測量是DURATOOL 紅外線測溫儀，型號為WH380，其精度為0.1℃，支持-50-380℃的測量范圍。在測量之前，主板的溫度大致在21℃左右，在經(jīng)過10分鐘28V65W（這個功率下是比較常用的），的功率輸出之后，溫升為35℃左右。總的來說溫升情況還是比較穩(wěn)定的。

圖8 最初主板的溫度情況

圖9 28V65W，10分鐘后，主板的溫度情況

總結

1、RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR電源的核心IC集成度高，整機相較于傳統(tǒng)方案減少 30% 以上器件數(shù)量，降低故障率；

2、PowiGaN+ZVS技術實現(xiàn)94%-95%的寬負載效率，10%輕載效率仍達89%以上，能效標準非常有優(yōu)勢；

3、經(jīng)過溫升測試，發(fā)現(xiàn)其電路優(yōu)化的 PCB 布局與磁件選型，80.5×63.5×20mm尺寸實現(xiàn)140W功率輸出，應無需大型散熱片，可以讓適配器的體積更加小巧，這是打開市場的一個很大的優(yōu)勢；

4、通過對接USB PD方案，直接支持 USB PD 3.1 EPR 全協(xié)議，可通過增加PD控制器擴展多口輸出，功率分配通過I2C靈活配置。該功能非常靈活，而且使用場景豐富，非常有意義。

最后，萬分感謝 eeworld與PI的支持，最終得以完美的完成RDR-1002 140W USB PD 3.1/EPR 電源的測評。該硬件設計通過器件集成化、拓撲優(yōu)化、防護全面化，實現(xiàn)了 “高性能、小體積、低功耗” 的平衡，適用于高端筆記本適配器、多口快充排插等對功率密度和效率要求嚴苛的場景。

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